Процесори фірми Intel

Вступ

Перший 16-розрядний процесор 8086 фірма Intel випустила в 1978 році. Частота 5 МГц, продуктивність 0.33 MIPS, але інструкції вже з 16-бітними операндами (пізніше з'явилися процесори 8 і 10 МГц). Технологія 3 мкм, 29 тис. транзисторів. Пам'ять, що адресується - 1 Мб. Регістрова архітектура і система команд істотно відрізнялася від 8080, але, природно, простежуються загальні ідеї. Через рік з'явився 8088 - той же процесор, але з 8-бітною шиною даних. З нього почалася історія IBM PC, що наклала свій відбиток на подальший розвиток цієї лінії процесорів Intel. Масове поширення і відвертість архітектури PC привели до лавиноподібної появи програмного забезпечення, що розробляється великими, середніми і дрібними фірмами і ентузіастами-одинаками. Технічний прогрес вимагав (і зараз вимагає) розвитку процесорів, але маса програмного забезпечення PC, яке повинно працювати і на більш нових процесорах, в свою чергу вимагала забезпечення зворотної програмної сумісності. Таким чином, всі нововведення в архітектурі подальших процесорів повинні були прилаштовуватися до існуючого ядра. А тут ще і сама архітектура PC «підкинула», наприклад, складності з використанням векторів переривань. Фірма Intel зарезервувала перші 32 вектори «для службового користування», однак на них «наїхали» переривання BIOS PC. Один з результатів – додатковий спосіб обробки виключень співпроцесора, що застосовується в старших моделях PC.

Процесор 80286, що знаменує наступний етап архітектури, з'явився тільки в 1982 році. Він вже мав 134 тис. транзисторів (технологія 1,5 мкм) і адресував до 16 Мб фізичної пам'яті. Його принципові новини – захищений режим і віртуальна пам'ять розміром до 1 Гб - не знайшли масового застосування, процесор переважно використовувався як дуже швидкий 8088.

Клас 32-розрядних процесорів був відкритий в 1985 році моделлю 80386 (275 тис. транзисторів, 1,5 мкм). Розрядність шини даних (як і внутрішніх регістрів) досягла 32 біт, що адресує фізичну пам'ять 4 Гб. З'явилися нові регістри, нові 32-бітні операції, істотно допрацьований захищений режим, з'явився режим V86, сторінкове управління пам'яттю. Процесор знайшов широке застосування в PC. З цього часу стала помітна тенденція «позитивного зворотного зв'язку»: на появу нового процесора виробники ПО реагують випуском нових привабливих продуктів, подальшим версіям яких стає явно тісно в рамках цього процесора. З'являється більш продуктивний процесор, але після нетривалого захоплення і його ресурси «з'їдають» і т. д. Це «вічне зрушення», звичайно, природно, але є обгрунтована підозра, що великі ресурси розбещують (або, принаймні, розслабляють) розробника ПО, не примушуючи його напружуватися в пошуках більш ефективних способів рішення задачі. Історія процесора 386 нагадує історію 8086: першу модель з 32-бітною шиною даних (згодом названої 386DX) змінив 386SX з 16-бітною шиною. Він досить легко вписувався в архітектуру PC AT, що раніше базувалася на процесорі 286.

Процесор Intel486DX з'явився в 1989 році. Транзисторів 1,2 млн, технологія 1 мкм. Від 386-го істотно відрізняється розміщенням на кристалі первинного кэша і вбудованого математичного співпроцесора (попередні процесори мали можливість використання зовнішніх х87 співпроцесорів). Крім того, для підвищення продуктивності в цьому CISC-процесорі (як і в подальших) застосоване RISC-ядро. Далі з'явилися його різновиди, відмінні наявністю або відсутністю співпроцесора, застосуванням внутрішнього множення частоти, політикою запису кэша і іншими. Зайнялися енергозбереженням (з'явився режим SMM), що відбилося і в продовженні лінії 386 процесорів (з'явився процесор Intel386SL)).

У 1993 році з'явилися перші процесори Pentium з частотою 60 і 66 МГц- 32-розрядні процесори з 64-бітною шиною даних. Транзисторів 3,1 млн, технологія 0,8 мкм, живлення 5 В. Від 486-го принципово відрізняється суперскалярной архітектурою здатністю за один такт випускати з конвейєрів до двох інструкцій (що, звичайно, не означає можливості проходження інструкції через процесор за пів такта або один такт). Інтерес до процесора з боку виробників і покупців PC стримувався його дуже високою ціною. Крім того, виник скандал з виявленою помилкою співпроцесора. Хоч фірма Intel математично обгрунтувала невисоку імовірність її вияву (раз в декілька років), вона все-таки пішла на безкоштовну заміну вже проданих процесорів на виправлені.

Процесори Pentium з частотою 75, 90 і 100 МГц, що з'явилися в 1994 році, представили вже друге покоління процесорів Pentium. При майже тому ж числі транзисторів вони виконувалися по технології 0,6 мкм, що дозволило знизити споживану потужність. Від першого покоління вони відрізнялися внутрішнім множенням частоти, підтримкою мультипроцесорних конфігурацій і мали інший тип корпусу. З'явилися версії (75 МГц в мініатюрному корпусі) для мобільних застосувань (блокнотних ПК). Процесори Pentium другого покоління стали вельми популярними в PC. У 1995 році з'явилися процесори на 120 і 133 МГц, виконані вже по технології 0,35 мкм (перші процесори на 120 МГц робилися ще по технології 0,6 мкм). 1996- й називають роком Pentium - з'явилися процесори на 150, 166 і 200 МГц, і Pentium став рядовим процесором для PC широкого застосування.

Паралельно з Pentium розвивався і процесор Pentium Pro, який відрізнявся новинками «динамічного виконання інструкцій», спрямованими на збільшення числа інструкцій, що паралельно виконую